注：本教程为技术教程，不谈论且不涉及炒作任何数字货币

本次组队学习重点在于以太坊基础知识、以太坊客户端以及以太坊solidity编程，因此本节教程重点在于以太坊核心知识点的掌握，区块链部分的基础知识可以作为补充，请学习者量力而行。另外若学习者觉得本节内容难度太高，可以先对基本知识点有一个概览，在第二节以及第三节实战内容学习完成之后再深入学习本节内容。

一、区块链简介

1.1、区块链与区块链技术

在阅读本教程之前，大家对比特币原理不太了解同学可以先阅读下此博客~,大家对比特币有简单了解后对于区块链会有更好的认识。

区块链

是将记录（区块）通过密码学串联并加密的链式数据结构。而

区块链技术

，是通过P2P网络和区块链来实现数据存储的

去中心化

、

不可逆

和

不可篡改

。比特币正是构建在区块链技术上的典型应用。通过区块链技术，我们可以将信息（数据、程序）保存在区块上并接入到区块链中，这样就实现了信息的去中心化存储、不可逆和不可篡改。

区块链应用

是指利用区块链技术开发的应用。

1.2、区块链历史

2008年，一个网名叫中本聪（Satoshi Nakamoto）的人发表了一篇名为《比特币：一种点对点电子货币系统》的论文，论文中首次提到了“区块链”这一概念。2009年，中本聪创立了以区块链为底层技术的比特币网络，开发出了第一个区块，被称为“创世区块”。该阶段被称为“区块链1.0”。

由于比特币是一个电子货币系统，所以主要功能就是记账。但随后人们发现，区块链技术作为比特币的底层技术，功能可以远远不止于记账，许多关于“未知的信任”的问题，都可以通过区块链来解决，例如电子存证、信息记录等。于是在比特币的基础上，诞生了带有智能合约的区块链系统，即允许开发者通过编写智能合约来实现特定的逻辑，这一阶段被称为“区块链2.0”。这一阶段的主要代表是以太坊。

随后，人们想要提升区块链应用的性能，于是出现了EOS、ArcBlock等系统，其特点是高性能、大吞吐量，但由于引入了超级节点、云节点等特性，弱化了“去中心化”这一特点，因此受到较大的争议。这一阶段被称为“区块链3.0”。

由于比特币是一款电子货币，可扩展性较低，而所谓的“区块链3.0”目前受到较大争议，且部分项目的底层算法完全不同于典型的区块链，因此学习区块链2.0中的以太坊是目前学习区块链的最佳方式。

1.3、区块链基础技术与算法

区块链技术不是单独的一项技术，而是一系列技术组成的技术栈，其具有以下的特点：

• 数据分布式存储

• 存储的数据不可逆、不可篡改、可回溯

• 数据的创建和维护由所有参与方共同参与

为了实现这些特点、维护区块链应用的稳定运行，区块链技术中包含了分布式存储技术、密码学技术、共识机制以及区块链2.0提出的智能合约。

1.3.1、区块

区块链由一个个区块（block）组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。

在这里插入图片描述

每个区块包含两个部分。

区块头（Head）：记录当前区块的特征值

区块体（Body）：实际数据

区块头包含了当前区块的多项特征值。

生成时间

实际数据（即区块体）的哈希

上一个区块的哈希

...

1.3.2、分布式存储技术

与传统的数据存储技术不同，在区块链技术中，数据并不是集中存放在某个数据中心上，也不是由某个权威机构或是大多数节点来存储，而是分散存储在区块链网络中的每一个节点上。

在这里插入图片描述

节点和区块的关系是什么？

可以用共享文档来简单描述：所有可以访问共享文档的账号就叫做节点，当然全节点需要同步共享文档，也就是拥有全部的区块数据区块就是共享文档。每个人更新了，所有人都可以查看最新的文档

1.3.3、密码学技术

为了实现数据的不可逆、不可篡改和可回溯，区块链技术采用了一系列密码学算法和技术，包括哈希算法、Merkle 树、非对称加密算法。

哈希算法

哈希算法是一个单向函数，可以将任意长度的输入数据转化为固定长度的输出数据（哈希值），哈希值就是这段输入数据唯一的数值表现。由于在计算上不可能找到哈希值相同而输入值不同的字符串，因此两段数据的哈希值相同，就可以认为这两段数据也是相同的，所以哈希算法常被用于对数据进行验证。

在区块链中，数据存储在区块里。每个区块都有一个区块头，区块头中存储了一个将该区块所有数据经过哈希算法得到的哈希值，同时，每个区块中还存储了前一个区块的哈希值，这样就形成了区块链。如果想要篡改某一个区块A中的数据，就会导致A的哈希值发生变化，后一个区块B就无法通过哈希值正确地指向A，这样篡改者又必须篡改B中的数据......也就是说，篡改者需要篡改被篡改的区块以及后面的所有区块，才能让所有的节点都接受篡改。

Merkle树

Merkle树是一种树形结构，在区块链中，Merkle树的叶子节点是区块中数据的哈希值，非叶子节点是其子结点组合后的哈希值，这样由叶子节点开始逐层往上计算，最终形成一个Merkle根，记录在区块的头部，这样就可以保证每一笔交易都无法篡改。

在这里插入图片描述

非对称加密技术

非对称加密技术使用两个非对称密钥：公钥和私钥。公钥和私钥具有两个特点：

1. 通过其中一个密钥加密信息后，使用另一个密钥才能解开

2. 公钥一般可以公开，私钥则保密

在区块链中，非对称加密技术主要用于信息加密、数字签名和登录认证。在信息加密场景中，信息发送者A使用接收者B提供的公钥对信息进行加密，B收到加密的信息后再通过自己的私钥进行解密。再数字签名场景中，发送者A通过自己的私钥对信息进行加密，其他人通过A提供的公钥来对信息进行验证，证明信息确实是由A发出。在登录认证场景中，客户端使用私钥加密登录信息后进行发送，其他人通过客户端公钥来认证登录信息。

• RSA 算法

  RSA加密算法是最常用的非对称加密算法，CFCA在证书服务中离不了它。但是有不少新来的同事对它不太了解，恰好看到一本书中作者用实例对它进行了简化而生动的描述，使得高深的数学理论能够被容易地理解。 RSA是第一个比较完善的公开密钥算法，它既能用于加密，也能用于数字签名。RSA以它的三个发明者Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman的名字首字母命名，这个算法经受住了多年深入的密码分析，虽然密码分析者既不能证明也不能否定RSA的安全性，但这恰恰说明该算法有一定的可信性，目前它已经成为最流行的公开密钥算法。 　　RSA的安全基于大数分解的难度。其公钥和私钥是一对大素数（100到200位十进制数或更大）的函数。从一个公钥和密文恢复出明文的难度，等价于分解两个大素数之积（这是公认的数学难题）。

• ECC 椭圆曲线算法

  具体可以参见此文章：ECC椭圆曲线加密算法：介绍

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